Apresentação Hendrik Wernick Mercado de Biogás Opus Solutions 1ª CONFERÊNCIA DAS RENOVÁVEIS À EFICIÊNCIA ENERGÉTICA. São Paulo 23/10/2012

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1 Apresentação Hendrik Wernick Mercado de Biogás Opus Solutions 1ª CONFERÊNCIA DAS RENOVÁVEIS À EFICIÊNCIA ENERGÉTICA São Paulo 23/10/2012 1

2 Composição Composição do biogás: Metano CH Vol% Dióxido de Carbono CO Vol% Hidrogênio H Vol% Nitrogênio N Vol% Oxigênio O Vol% Vapor de água H 2 O 1 15 Vol% Gás sulfídrico H 2 S ppm Amoníaco NH ppm 2

3 Equivalência Energética 3

4 Equivalência energética Equivalência energética do Biogás: 1 m 3 de biogás: 60% CH % CO 2 6 kwh Equivale a: 1 litro de álcool 0,7 kg de carvão 0,7 litros de gasolina 0,6 m 3 gás natural 5,9 kwh de energia elétrica 1,3 kg de madeira 0,6 litros de óleo de calefação 4

5 Tecnologias Módulo de Biometanização Módulo de Cogeração Tratamento de Gás Flare 5

6 Tecnologias 6

7 Esquema de Cogeração Alternativa 1: Cogeração 7

8 Esquema de Cogeração Eficiência Total do Sistema: 88% aproximadamente 8

9 Energia Térmica - Cogeração Utilização do calor é fundamental para retorno financeiro. 1) Circuito de arrefecimento do motor 2) Circuito gases de escape Do calor é possível de se gerar frio, por exemplo, utilizando-se um chiller de absorção 9

10 Curva de calor - Dimensionamento Necessidade de calor do cliente no período de 1 ano (8.000 horas, mínimo horas): Dimensionamento por carga base (1- Calor; 2- Energia Elétrica). Não se preocupar com o output elétrico, pois todo excedente de energia elétrica gerado pode ser pendurado na rede. Calor de processo Demanda pico Demanda base 10

11 Rede de distribuição de calor Outras aplicações: calefação de residências, plantações em estufas estufas 11

12 Porcentagem de possível crescimento Outras aplicações: Estufas Outras aplicações: plantações em estufas. O gráfico mostra que as plantas crescem mais em uma temperatura ideal (no alface = 15 graus C), portanto o calor da cogeração pode ser utilizado para manter a temperatura no inverno! Estufas Alface Curva de crescimento de algumas colheitas (Beall and Samuels, 1971) 12

13 Módulos de Cogeração 13

14 Tratamento do Biogás Arrefecimento & Secagem: A secagem do gás é composta por uma refrigeração e um aquecimento. A refrigeração ocorre através a substituição de água fria e um trocador de calor. O gás é resfriado até 8 C, condensando a água. O aquecimento posterior reduz a umidade relativa a 30%. O motor libera o calor necessário e o transfere ao gás através do trocador de calor. 14

15 Tratamento do Biogás Preparação e tratamento de gás: Compressor e estação de sucção integrados Sistema de Tratamento de gás Oxicatalisadores Filtros de carvão ativo Benefícios: Otimização de processo via carvão ativo Menor desgaste e corrosão Menor sedimentação no motor e trocador de calor Menor manutenção Maior rentabilidade 15

16 Necessidade de Tratamento 16

17 Alternativa 2: Biometanização 17

18 Aplicação de Biogás Biometanização transformar o biogás (CH4 = 70%) em Biometano (CH4 = 97%, equivalente a Gás Natural) Caso: Gramacho O volume anual de biogás a ser coletado no Aterro de Gramacho é equivalente à metade de todo o gás natural consumido no Estado do Rio de Janeiro para fins residenciais e comerciais. 18

19 Lavagem por pressão Processo de purificação de gás: lavagem por pressão 19

20 Biometanização Alimentação de biogás na rede de gás natural: Rede de gás natural Edifícios residenciais Purificação de gás Remoção CO2 Cogeração Biogás Planta de biogás Posto de abastecimento Posto de abastecimento (Gás Toho, Tokai, Japão) 20

21 Gás de Aterros Gás de aterro 21

22 Gás de Aterros Composição: Metano (CH4): 40 50% Dióxido de carbono (CO2): 35 45% Nitrogênio do ar (N2): 05 15% Oxigênio do ar (O2): 01 03% Vapor de água (H2O): saturado Resíduos sólidos urbanos com matéria orgânica biodegradável são dispostos em aterros sanitários, passam por um processo de biodigestão anaeróbica. Microorganismos transformam a matéria orgânica em biogás 22

23 Esquema CHP Gás de Aterro 23

24 Curva de Metano - Aterro Soluções Modulares 24

25 Política Resíduos Sólidos Urbanos Nova Lei Resíduos Sólidos Urbanos aprovada em 2010, após 20 anos de discussão no Congresso define a seguinte hierarquia: 1. Redução 2. Reuso 3. Reciclagem 4. Recuperação (compostagem e incineração) 5. Disposição Hoje em dia 50% dos resíduos brasileiros é disposto em lixões que precisam ser transformados em aterros até

26 Landfill Gas A nova regulação deverá provocar teoricamente o: aumento da coleta seletiva; aumento do número de aterros controlados possibilitar a incineração dos resíduos Cada brasileiro produz 600g de lixo/dia com 60% de material orgânico. 26

27 UASB Tratamento de Efluentes 27

28 UASB Upflow anaerobic sludge blanket (UASB) e anaerobic fixed film (AFF) são tipos de reatores freqüentemente empregados para tratamento anaeróbio de águas residuárias com baixos teores de sólidos sedimentáveis. Os UASB são reatores de manta de lodo no qual o esgoto, em seu movimento ascendente no reator, atravessa uma camada de lodo biológico biodegradador. 28

29 Efluentes Reatores são utilizados na indústria alimentícia, por se tratar de um efluente com elevada carga orgânica, necessária para a produção de biogás. Outras indústrias: Bebidas, Amido, Cana de Açúcar Estações de Tratamento e Esgoto Biogás é utilizado em queima direta, menos eficiente que a cogeração Conceito modular também é possível: + Reator Módulo Cogeração 29

30 Biogás 30

31 Esquema CHP Biogás 31

32 Biodigestores Modelos principais: Biodigestores de lona: possuem problemas de vazamento e infiltração, comprometendo assim a geração de energia; Biodigestores de fibra / metal: a produção de metano também varia devido a mudança de temperatura; Biodigestores de concreto: grande eficiência, temperatura constante ao longo do dia, simplicidade operacional. 32

33 Technologies Standard Europeu Soluções MDL - Brasil 33

34 Biodigestor Alguns projetos de tecnologia mais básica já obtêm estabilidade de produção (2 anos de medição MDL) e estão aptos para a cogeração. 34

35 Biodigestor 35

36 Cogeneration 36

37 Módulos de cogeração Módulo de cogeração com utilização de biogás Módulo de cogeração em construção civil Módulo de cogeração em construção container 37

38 Biogás dejetos suínos 38

39 Biogás dejetos suínos 39

40 Planta piloto: 4 MW Caso Vinhaça Planta piloto no Paraná: aplicação cana de açúcar 40

41 Planta piloto: 4 MW Planta piloto Output elétrico: 4 MW Material orgânico: Sólidos: Torta de filtro e Palha Líquido: Vinhaça São materiais de quase nenhum valor comercial; Há necessidade de estocagem (entre safra) que permita a estabilização da matéria orgânica, sem risco de degradação. Biodigestores: Temperatura, Pressão e Aditivos controlados 41

42 Aplicações do Biogás Energia Elétrica Energia Térmica Fertilizante líquido Composto Gás veicular GNVerde 42

43 Planta piloto Fase 1: R$35 milhões para 4 MW, dos quais R$ 8,75 milhões via BNDES Fase 2: Expansão: 12 MW adicionais por R$ 35 milhões em 2014 Planta de 30MW: aprox. R$120 milhões, inclusive subestação e ligação ao Sistema Elétrico Nacional Até 2014 estão planejados mais 110MW 43

44 Potencial de geração de Biogás no Brasil é enorme 44

45 Soluções implementadas em larga escala na Europa. Principais fatores: Necessidade de maior independência energética / Descentralização Legislações que criaram financiamentos e subsídios. Energia renovável é vendida mais cara e rateada entre a população. Benefícios fiscais / imposto ecológico Planejamento a largo prazo possível, conta fecha Benefício obriga a utilização de tecnologias avançadas e eficientes 45

46 Primeiros projetos estão conseguindo otimizar e estruturar estas relações de custos. Curva de aprendizado, mas dianteira no mercado. Abrangência 46

47 Na falta políticas públicas mais claras e de incentivos governamentais que viabilizam todo o potencial energético, ações empreendedoras aos poucos vão encontrando maneiras arquiteturas financeiras que permitam projetos a largo prazo (min. 15 anos) e atrativo Retorno sobre Investimento. O potencial começa a sair do papel. 47

48 Obrigado Hendrik Wernick Opus Solutions Tel.: